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工業廢水“零排放”常見工藝

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發布時間：

2021-11-02

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　　廢水“零排放”是指工業水經過重復使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成廢水全部(99%以上)回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和污染物經過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或將其回收作為有用的化工原料。

　　現有實現零排放的方式主要有：RCC技術、HERO技術、DTRO膜技術、電滲析技術等。

　　1、RCC技術

　　RCC的核心技術為“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術”及“晶種法技術”、“混合鹽結晶技術”。

　　所謂的機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術，是根據物理學的原理，等量的物質，從液態轉變為氣態的過程中，需要吸收定量的熱能。當物質再由氣態轉為液態時，會放出等量的熱能。根據這種原理，用這種蒸發器處理廢水時，蒸發廢水所需的熱能，再蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放熱能所提供。在運作過程中，沒有潛熱的流失。運作過程中所消耗的，僅是驅動蒸發器內廢水、蒸汽、和冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽泵和控制系統所消耗的電能。為了抵抗廢水對蒸發器的腐蝕，保證設備的使用壽命蒸發器的主體和內部的換熱管，通常用高級鈦合金制造。其使用壽命30年或以上。

　　如廢水里含有大量鹽分或 TDS，廢水在蒸發器內蒸發時，水里的 TDS很容易附著在換熱管的表面結垢，輕則影響換熱器的效率，嚴量時則會把換熱管堵塞。解決蒸發器內換熱管的結垢問題，是蒸發器能否用作處理工業廢水的關鍵。晶種法技術可以解決蒸發器換熱管的結垢問題。“晶種法”以硫酸鈣為基礎。廢水里須有鈣和硫化物的存在，濃縮器開始運作前，如果廢水里自然存在的鈣和硫化物離子含量不足，可以人工加以補充，在廢水里加添硫酸鈣種子，使廢水里鈣和硫化物離子含量達到適當的水平。廢水開始蒸發時，水里開始結晶的鈣和硫酸鈣離子就附著在這些種子上，并保持懸浮在水里，不會附著在換執管表面結垢。這種現象稱為“選擇性結晶”。鹵水濃縮器通常能持續運作長達一年或以上，才需定期清洗保養。在一般情況下，除了在濃縮器啟動時有可能添加“晶種外”，正常運作時不需再添晶種。

　　一般生產性化工結晶程序，如氯化鈉、硫酸鈉等化工商品的生產，僅需要處理一種鹽類的結晶，這類單鹽鹵水的結晶工藝，比較容易掌握，但工業污水里所含的的鹽份，種類繁雜，甚至含有兩種鹽份組成的復鹽。有多種鹽類并存的鹵水會在結晶器內產生泡沫和具有極強的腐蝕性，同時多種不同鹽類的存在，會造成鹵水不同的沸點升高。不同成度的結垢，對設備的換熱系數產生不同程度的影響。用混合鹽結晶的結晶器，可用蒸汽驅動，也可用電動蒸汽壓縮機驅動，后者是能效較高的系統。

　　2、HERO技術

　　HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的簡稱。HERO工藝的預處理步驟要根據水化學和現場的專門設計規范來定制的。有一個步驟是不變的，這就是RO是在高pH條件下運行的。

　　為了使RO能在高pH條件下運行，所有會引起膜結垢的硬度和其它陽離子成分必須除去。懸浮固體物應降至接近零以避免膜的堵塞，二氧化碳要除到一定程度以減少水的緩沖性。硅在高pH條件下是可以高度溶解的，所以不會限制RO的回收率。理論上說，經過預處理后，回收的比例只會受到濃液滲透壓的限制。此工藝可實現95%的回收率。而在大多數電子超純水的應用上，回收率會更高。

　　3、DTRO膜

　　該特種膜主要由過濾膜片、導流盤、中心拉桿、膜殼、兩端法蘭、各種密封件及聯接螺栓等組成。過濾膜片和導流盤交替疊放，中心拉桿串成膜芯置入高壓容器后兩端法蘭進行固定，再用拉桿結合形成。原水通過膜芯與高壓容器的間隙到達膜元件底部，均勻布流進入導流盤，在導流盤表面以湍流方式流動，產水通過中心管排出膜元件。

　　碟管式反滲透(DTRO)膜對膜工藝濃水中有機物、鹽度和水的分離較徹底，透過液水質較好，COD和鹽度的去除率均可達到90%以上，因而透過液可以直接排放或者進入生化處理工藝進一步處理，碟管式反滲透(DTRO)膜的濃縮液則進入MVR蒸發系統做蒸發結晶零排放處理。

　　MVR是機械壓縮式蒸發技術，它最大限度的利用二次蒸汽中的蒸發潛熱。借助MVR泵的作用，只需要輸入較少的能量便可將低品位的蒸汽壓縮至較高飽和溫度的高品味蒸汽，使得蒸汽能夠被循環使用。這會比多效蒸發器節省大量能源。使用蒸發過程中產生的二次蒸汽進行壓縮，提高溫度后再返回用作蒸發熱源，可極大減少蒸汽消耗量。通過MVR處理后，濃縮液中的絕大部分水進入冷凝液中，大量鹽分和有機物析出成為殘渣，從而完成高濃度的各類污染物與水相的徹底分離。

　　從原理上講“碟管式反滲透(DTRO)膜技術+MVR蒸發”組合工藝對傳統膜工藝廢水的有機污染物和鹽度具有非常理想的去除效果，絕大部分污染物和鹽度最終進入MVR蒸發單元的殘渣中，因此碟管式反滲透(DTRO)膜的透過液和MVR蒸發單元的冷凝液水質很好，可以直接回用或者經過簡單的深度處理后回用。

　　4、電滲析技術

　　在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的透過性(即陽膜只允許陽離子透過，陰膜只允許陰離子透過)，使水中的陰、陽離子作定向遷移，從而達到水中的離子與水分離的一種物理化學過程。

　　原理是：在陰極與陽極之間，放置著若干交替排列的陽膜與陰膜，讓水通過兩膜及兩膜與兩極之間所形成的隔室，在兩端電極接通直通電源后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，由于陽膜、陰膜的選擇透過性，就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。與此同時，在兩電極上也發生著氧化還原反應，即電極反應，其結果是使陰極室因溶液呈堿性而結垢，陽極室因溶液呈酸性而腐蝕。因此，在電滲析過程中，電能的消耗主要用來克服電流通過溶液、膜時所受到的阻力及電極反應。